А что, а вдруг? Как спасти Землю от астероида

В США упал крупный метеорит: как сообщают СМИ, он чуть больше тостера, но чуть меньше холодильника. Бояться нечего: падение небольших небесных тел на Землю — обычное явление. Но вот что делать, если к нам заскочит на огонек астероид? «Футурист» разбирался, как предотвратить угрозу планетарного масштаба.

Жители северо-востока США и юго-востока Канады наблюдали этой ночью необычное явление: яркая вспышка перечеркнула небо и бесследно исчезла. Не стоит обращаться к конспирологическим теориям и с ужасом в голосе рассказывать всем знакомым о контакте с инопланетянами: это был всего лишь крупный метеорит. По словам представителя Военно-морской обсерватории в Вашингтоне Джеффа Честера, по яркости атмосферного следа можно определить размеры небесного тела: этот метеорит был чуть больше тостера, но чуть меньше холодильника.

Скорее всего, космический гость сгорел в атмосфере, однако в Минералогическом музее штата Мэн полагают, что обломки метеорита можно найти в окрестных лесах — и за них уже объявили награду. Тому, кто доставит в музей килограммовый кусок метеорита, полагается награда в $20 тыс. Так что это небесное тело вполне может принести пользу человечеству.

Но вот как быть с более крупными незваными гостями из космоса?

Представьте себе день, когда крупные обсерватории заявляют: к Земле приближается астероид, который представляет угрозу для человечества. Космические державы совещаются и решают, что небесное тело необходимо остановить, иначе нам всем придется несладко. А дальше все зависит от того, сколько времени у землян есть в запасе. Все известные способы избежать катастрофы трудоемки. Как минимум, один из них потребует применения ядерного оружия.

Падения крупных небесных тел довольно редки: обычно они происходят раз в несколько столетий. Последний из случаев, способных повлечь за собой массовую гибель людей, стало падение Тунгусского метеороида в 1908 году. Небесное тело взорвалось на высоте 10 км от поверхности Земли в незаселенном районе сибирской тайги. Взрывная волна повалила деревья в радиусе 2000 км и выбила стекла в домах, расположенных в нескольких сотнях километров от эпицентра взрыва. Мощность взрыва оценивается в 40—50 мегатонн, что соответствует энергии самой мощной из взорванных водородных бомб. Сибирь малонаселена, жилые дома разбросаны по огромной территории, поэтому последствия падения метеороида не были плачевными. Но если бы это случилось в Санкт-Петербурге, разрушения были бы ужасающими.

Недавно нам довелось увидеть облегченную версию этого кошмарного сценария. В 2013 году нас посетил Челябинский метеорит, который распался на высоте 30 километров. Мощность взрыва была равна 500 килотонн — это примерно 30 бомб, сброшенных на Хиросиму. Хотя небесное тело взорвалось достаточно высоко и не вызвало колоссальных разрушений, в окрестных домах выбило стекла, и около 1400 человек пострадало. Такое воздействие является гораздо более распространенным: метеориты челябинского масштаба посещают нас примерно трижды в год. Однако большинство из них все же предпочитает взрываться над океанами или вдали от человеческих поселений — поэтому мы их не замечаем.

Правительства предпринимают первые шаги для предотвращения опасного воздействия небесных «камушков». В январе НАСА сформировало Координационное бюро планетарной обороны, которое наблюдает за астероидами и сотрудничает с другими крупными космическими агентствами, координируя усилия и обсуждая потенциальный вред от космических «гостей».

«Мы стараемся обнаружить все, что может представлять собой угрозу для нашей планеты через годы и десятилетия», — говорит Линдли Джонсон, офицер планетарной обороны НАСА.

Предположим, опасный астероид выявили. Как его остановить?

Самым простым методом является своего рода планетарный бильярд: необходимо протаранить астероид космическим зондом с тяжелым грузом, чтобы тот отклонился от курса. Самое главное — выяснить, на какое конкретное расстояние можно переместить астероид без риска отправки его на опасную траекторию. Европейское космическое агентство (ЕКА) и НАСА будут совместно проверять эту технологию в течение следующих нескольких лет в рамках миссии Asteroid Impact and Deflection Assessment (Aida). Миссия состоит из двух космических аппаратов: один под названием Impact Mission Asteroid (AIM) будет запущен в конце 2020 года, а второй, Double Asteroid Redirection Test (DART), — в 2021 году.
В 2022 году зонды прибудут к астероиду 65803 Didymos, который сопровождается спутником Didymoon. Диаметр Didymos — 780 метров, в то время как Didymoon составляет около 170 метров. AIM встретится с астероидом и изучит его состав. DART — зонд-смертник: он врежется в спутник Didymoon, чтобы проверить, затронет ли эффект спутник. Таким образом мы поймем, возможно ли изменить траекторию движения астероидов.

Оценим масштаб миссии. Знаменитый Аризонский кратер (1,18 километров в диаметре) появился после падения объекта размером с одну треть Didymoon. Если же к нам подлетит Didymos, то минимальная скорость его столкновения с Землей будет составлять 15,5 километров в секунду. Мощность взрыва будет равна двум мегатоннам: этого достаточно, чтобы уничтожить город. Подлетев к поверхности нашей планеты на максимальной скорости (около 34,6 километров в секунду), астероид выпустит четыре мегатонны энергии – эквивалент четырех миллионов тонн в тротиловом эквиваленте.

«Мы хотим изменить орбиту спутника вокруг более крупного астероида,» — комментирует Патрик Мишель, старший научный сотрудник французского Национального центра научных исследований и один из лидеров команды Aida. «Орбитальная скорость спутника составляет 19 см в секунду. Даже небольшое изменение будет видно с Земли.»

Важно также увидеть, как будет проходить столкновение.

«Все модели [воздействий], которые мы составляем, основаны на понимании физики столкновений, которая моделируются только в лабораторных условиях,» — рассказывает Мишель.

Будут ли работать эти модели в ситуации с реальными астероидами — вопрос все еще открытый. Однако Линдли Джонсон считает, что «планетарный бильярд» — наиболее зрелая технология. По его мнению, люди уже продемонстрировали способность дотянуться до астероидов в миссии Dawn (изучение астероида Веста и карликовой планеты Церера), а также в миссии ЕКА Rosetta (комета 67P / Чурюмова-Герасименко).

Можно обойтись без грубой силы: например, вывести массивный космический корабль на орбиту вокруг астероида, чтобы взаимное гравитационное притяжение мягко подтолкнуло небесное тело на другую траекторию. Преимуществом этого способа является его относительная простота: от аппарата требуется лишь его присутствие на орбите. Траектория движения корабля должна быть идеально круглой с центром в точке Лагранжа, где притяжение Солнца и астероида окажутся примерно равными.

Однако оба этих метода требуют большого количества времени. Человечеству понадобится 4 года, чтобы организовать космический полет за пределы околоземной орбиты, а космическому аппарату понадобится год или два, чтобы добраться до потенциальной угрозы — астероида. А что делать, если у нас нет в запасе шести лет? Мы все умрем?

Нет, нам просто нужно попробовать другой метод.

Кичонг Чжан, физик из Университета Калифорнии, уверен: нам помогут лазеры. Только лазер не будет испарять астероиды целиком, как Звезда Смерти. Можно уничтожить лишь небольшую часть его поверхности. Чжан с группой коллег представил этот проект в статье для Тихоокеанского астрономического общества. Это может показаться бредовой и неэффективной идеей. Однако даже крошечный толчок может изменить опасный курс астероида, отклонив его от траектории на многие тысячи километров. Если сделать это вовремя.

Чжан считает, что основным преимуществом лазера является то, что его можно построить прямо на околоземной орбите — и никакой гонки за астероидом! Лазер мощностью порядка одного гигаватт, работающий в течение одного месяца, может переместить 80-метровый астероид на два земных радиуса (12 800 км). Этого достаточно, чтобы избежать столкновения. Конечно, можно построить менее мощный лазер (от 20 кВт) и отправить его прямо к астероиду на космическом аппарате. Но в этом случае понадобится время на дорогу до небесного тела. Кроме того, такой лазер должен работать в течение многих лет. Так что земная орбита — самое подходящее место для лазера: как говорится, дома и стены помогают.

Эта идея хороша еще и тем, что не нужно будет удерживать космический аппарат на орбите астероида или кометы. Несмотря на то, что мы уже преследовали комету, осуществить это не так просто.

«Зонд Rosetta был изначально предназначен для другой кометы (46P), пока задержка запуска не заставила переключиться на 67P, потому что 46P ушла из выгодного положения. Если нас вдруг решит посетить комета, мы не сможем позволить себе роскошь выбрать другую цель в случае накладок. Астероиды отследить проще, но на это уйдет много времени», — утверждает Чжан.

Однако Линдли Джонсон из НАСА отмечает, что самой большой проблемой в этом случае является одно: никто пока еще не запускал на земную орбиту объекты километрового размера — не говоря уже о лазерах.

Остается вариант с ядерной бомбой. Если вы видели фильм «Армагеддон», это кажется легковыполнимой задачей. Но это всего лишь фильм: в жизни все намного сложнее.

Массимилиано Василе из Университета Стратклайда предложил детонировать ядерную бомбу на некотором расстоянии от астероида, испарив часть его поверхности и изменив орбиту, как в случае с лазером. В принципе, реально. Но есть одна тонкость: многие астероиды представляют собой слабосвязанные куски породы. Удар может быть неэффективным.

Однако те смельчаки, которые рискнут спасти планету с помощью ядерной бомбы, могут ответить по закону. Договор по космосу 1967 года запрещает применение ядерного оружия и их испытание в космосе. Кроме того, развертывание километрового лазера на орбите может заставить некоторых людей нервничать.

Чжан отмечает: если мощность мощность в орбитальном лазере снизить до 0,7 гигаватт, это подтолкнет астероид на расстояние, равное всего лишь трети радиуса Земли (1 911 км).

«Более мелкие астероиды, которые могли бы уничтожить город гораздо более распространены, чем гигантские планетоубийцы. Представим, что астероид собирается обрушиться на Нью-Йорк. Если не получится отклонить этот объект от Земли, можно перенаправить его, например, в Лондон. Европейцам это не понравится, и они не позволят отклонить астероид таким образом», — фантазирует Чжан.

Впрочем, политика мешает планетарной обороне от астероидов меньше, чем ожидалось.

«В Договоре по космосу есть лазейка,» — утверждает Джонсон из НАСА. «Запуск баллистических ракет, например, которые путешествуют в космосе и могут быть вооружены ядерным оружием, не запрещен. В свете необходимости планетарной защиты критика за их использование может быть приглушена».

А что у нас в России?

В январе ЕКА предложило Роскосмосу сотрудничество по защите планеты от космических тел, представляющих потенциальную угрозу. Россия должна была разработать ядерный щит, защищающий Землю от небесных «камешков». Над оружием должен был работать Центральный научно-исследовательский институт машиностроения (ЦНИИмаш) госкорпорации «Роскосмос». Планировалось наблюдать за околоземным пространством при помощи четырех аппаратов системы «Небосвод-С»: два спутника должны были находиться на околоземной орбите, а остальные — на орбите вращения Земли вокруг Солнца. Однако в новый проект федеральной космической программы эта задумка не вошла.

Тем не менее, создание системы противодействия космическим угрозам обсуждается в Роскосмосе. Российские ученые участвуют в программе IAWN (International Asteroid Warning Network) по отслеживанию околоземных объектов, а также в работе Консультативной группы по планированию космических миссий. Об этом рассказал директор Института астрономии, доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН Борис Шустов.

«Нам необходимы новые наземные инфраструктуры. Проект российской системы предупреждения и противодействия космическим угрозам считается одним из перспективных. Он станет аналогом отдела Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) по координации планетарной обороны от астероидов и других угроз. Инициатива обозначена в специальном документе – перечне рекомендованных проектов. Сейчас он находится на обсуждении в Роскосмосе. Думаю, это займет еще несколько месяцев», – рассказал он.

Конечно, естественный риск катастрофы такого масштаба очень низкий по сравнению с риском цунами. И все таки, предупрежден значит вооружен!